一種推算連桿螺栓擰緊力矩的試驗方法

陳際成，姚 靖

（1.廣西玉柴機(jī)器股份有限公司，廣西 玉林 537005；2.廣西玉林師范學(xué)院，廣西 玉林 537000）

在發(fā)動機(jī)中，連桿螺栓把連桿和曲軸裝配起來，使活塞的往復(fù)直線運(yùn)動轉(zhuǎn)換為曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動并對外作功。連桿螺栓力矩，不但影響連桿和曲軸裝配品質(zhì)，而且影響連桿把活塞往復(fù)直線運(yùn)動轉(zhuǎn)換為曲軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的可靠性，進(jìn)而影響發(fā)動機(jī)的工作性能和安全性。

本文通過試驗方法，分析了在不同大小連桿螺栓力矩作用下，連桿大頭與曲軸連接內(nèi)孔的圓度變化情況，著重論述連桿螺栓力矩與圓度關(guān)系趨勢，并得出一種推算連桿螺栓擰緊力矩的行之有效的試驗方法。

1 試驗方法

1.1 工具選用

（1）虎鉗。用來夾緊連桿部件。

（2）表盤扳手，用來擰緊不同力矩，測量范圍大于連桿螺栓屈服力矩，本試驗力矩要求≥330 N·m。

（3）內(nèi)徑千分表。測量連桿部件大頭孔的直徑，最好數(shù)顯讀數(shù)，測量范圍大于連桿部件大頭孔的直徑。

1.2 試驗過程

（1）隨機(jī)抽取合格同類的3件連桿部件（一般含連桿螺栓，無軸瓦）。

（2）用油性筆在連桿部件大頭孔的連桿體圓周內(nèi)壁上，分別標(biāo)上4個測量點(diǎn)。3件連桿部件的4個測量點(diǎn)位置基本相同，按約45°左右分布，如圖1所示（為試驗數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，也可以安排更多的測量點(diǎn)）。

圖1 連桿體圓周內(nèi)壁上的測量點(diǎn)

（3）把3件連桿部件的連桿體依次夾緊在虎鉗上，用表盤扳手分別上緊連桿螺栓力矩后，測量桿部件大頭孔的4個測量點(diǎn)的直徑，然后遞增30 N·m力矩逐次測量，連桿螺栓屈服時，停止試驗。

（4）記錄本試驗各力矩值和各測量點(diǎn)的圓度變化值，如表1所列。本試驗力矩＜60 N·m時內(nèi)徑幾乎無變化，連桿螺栓屈服時數(shù)據(jù)波動，均不記錄數(shù)據(jù)。

表1 試驗力矩值和測量點(diǎn)圓度變化值

2 數(shù)據(jù)分析

2.1 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

（1）試驗所用的3件連桿部件中，力矩＜50 N·m時，內(nèi)徑幾乎無變化；力矩為360 N·m時，連桿螺栓屈服，測量數(shù)據(jù)波動大，準(zhǔn)確性差，均不列入統(tǒng)計范圍。

（2）根據(jù)測量數(shù)據(jù)，計算各連桿螺栓力矩相對于首次擰緊力矩的連桿大頭孔內(nèi)徑變化值，并計算圓度平均值，如表2所列。

表2 圓度平均值計算表

（3）根據(jù)連桿螺栓擰緊力矩和連桿大頭孔內(nèi)徑變化數(shù)據(jù)，繪制連桿部件螺栓力矩與連桿大頭孔內(nèi)徑和圓度變化趨勢圖，如圖2所示。

圖2 測量點(diǎn)內(nèi)徑和圓度變化趨勢圖

2.2 數(shù)據(jù)分析

根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，分析該連桿螺栓力矩與連桿大頭內(nèi)徑和圓度變化關(guān)系：

（1）在330 N·m力矩范圍內(nèi)，該連桿螺栓沒有出現(xiàn)屈服現(xiàn)象。

（2）在330 N·m力矩范圍內(nèi)，隨著該連桿螺栓力矩增加，內(nèi)徑千分表的壓縮量逐漸增加，連桿大頭孔徑逐漸變小。

（3）該連桿大頭圓柱體與連桿體過渡圓角位置附近（如測量點(diǎn)③）孔徑壓縮量較大，孔徑較?。贿B桿螺栓擰緊位置附近（如測量點(diǎn)④）孔徑壓縮量較小，孔徑較大。

（4）連桿螺栓在190～210 N·m力矩范圍內(nèi)，該連桿部件的連桿大頭孔內(nèi)徑變化量最小。

（5）連桿螺栓在210 N·m力矩下，該連桿部件的連桿大頭孔內(nèi)徑圓度最好。

2.3 確定擰緊力矩

綜上數(shù)據(jù)分析，該連桿部件大頭孔內(nèi)徑在約190～210 N·m力矩范圍內(nèi)，變化量最小，在約210 N·m力矩下，圓度最好。因此該連桿部件的連桿螺栓擰緊力矩，確定在190～210 N·m之間，復(fù)緊力矩可取中間值為200 N·m。

3 操作要點(diǎn)的歸納

根據(jù)本試驗方法，推算連桿螺栓的擰緊力矩，可歸納為以下操作要點(diǎn)：

（1）選擇合格同類的連桿部件不少于3件，樣本容量越多，試驗結(jié)果越準(zhǔn)確。

（2）每只連桿部件測量點(diǎn)不少于3個，測量點(diǎn)越多，結(jié)果越準(zhǔn)確，各件連桿部件的測量點(diǎn)位置盡可能相同。

（3）每次遞增相同的力矩，每次增加的力矩越?。ńㄗh范圍10～50 N·m），結(jié)果越準(zhǔn)確。當(dāng)連桿螺栓出現(xiàn)屈服時，停止試驗。

（4）力矩較小時，連桿部件內(nèi)徑幾乎無變化，連桿螺栓屈服時數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)波動大，準(zhǔn)確性差，均不考慮列入試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計范圍。

（5）列出連桿螺栓力矩與連桿大頭內(nèi)徑和圓度變化關(guān)系圖表，在內(nèi)徑變化量最小和內(nèi)徑圓度最好的力矩范圍內(nèi)，確定連桿螺栓擰緊力矩值范圍。

（6）在確定連桿螺栓擰緊力矩值范圍上，一般取該范圍中間值為復(fù)緊力矩值。如考慮連桿螺栓制造的差異性，可在中間值基礎(chǔ)上在±（5%～10%）幅度內(nèi)確定復(fù)緊力矩值，具體根據(jù)實(shí)施情況而定。

4 結(jié)束語

連桿螺栓力矩直接影響發(fā)動機(jī)的可靠性、工作性能和安全性，是發(fā)動機(jī)最重要的4種力矩之一，目前國內(nèi)外有不少連桿螺栓力矩推算和研究的方法。本文通過試驗，分析連桿螺栓力矩與復(fù)圓度關(guān)系趨勢，推算連桿螺栓擰緊力矩，實(shí)踐表明這是一種行之有效的方法。

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